DE2003408C - Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Aufladung durch mindestens eine Abgasturboladergruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft cine Zweiiakt-Brennkrallmaschine mil Aufladung durch mindestens eine AhyasliiiholiidiTjjrLippL· uiul zusätzlicher Ladelullföidemng durch von der Brennkraftmaschine mechanisch angetriebene Pumpen in the Ladeliillsammelleilung und einer ventilgesteuerten Kurzschlußleitung /wischen Pumpeiulrucklcitung und Ladeluftsammelleitung.

Die Forderung nach einem möglichst schnellen Hochfahren eines aufgeladenen Zweitakt-Motors bedingt für die erhölite Brennstoffeinspritzung einen pro|ioriional erhöhten Füllungsgrad. Es suht in der Regel aher gerade unmittelbar nach dem Start des Motors und während des Hochziehens keine ausreichende Luftmenge zur Verfügung, um eine vollkommene Verbrennung zu gewährleisten. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Aufladegruppen mit dem relaiiv großen Massentrügheitsmoment der Rotoren trot/ der zusätzlichen, von den Kolbenuntersjiten gelieferten Luft nicht ausreichend zu beschleunigen sinti. um den vollen Luftbedarf zu decken. Die Folge der dabei stattfindenden unvollständigen Verbrennung de·- Kraftstoffs ist eine verminderte Leistungsabgabe des Motors sowie ein starkes Qualmen während des Hochfahrens.

Zur Beseitigung dieses Mangels ist es bekannt, die von den Kolhenunicrseiten gelieferte Zusatzluft auf besonders vorteilhafte Art in die Ladeluftversorgung einzuführen, so _Ava hinter dem Ladegebläse durch einen die Strömung beschleunigenden Injektor (M.Λ.N.-Dieselmotoren-Nachrichten, Heft 45, ft 1965, S. K)) oder unmittelbar vor dem Ladegebläse, wobei die komprimierte Zusatzluft durch Antriebsdüsen hindurch die Gebläseschaufel!! beaufschlagt und somit einen Teil des Energiebedarfs ties Gebläses tickt (schweizerische Patentschrift 453 561).

Audi mit diesen Anordnungen kann jedoch bei stark erhöhter Kraftstoffeinspritzung nicht in jedem Falle eine ausreichende I uftversorgimg gewährleistet weiden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, unter Ausnutzung auch der mit den bekannten Verfahren erreichbaren Vorteile, die ausreichende Luftversorgung beim Hochfahren eines aufgeladenen Zweilakt-Motors ohne Heranziehung weiterer Finer μι«|Hellen sicherzustellen.

Die-.e Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, tlaß in die Pumpcndrucklcitung eine Turbine geschaltet ist. die einen zusätzliche Ladeluft fördernden Verdichter antreibt. In einer bevorzugten Ausjiesialtung der Erfindung werden die Kolbenuntcr- «,eiten als Pumpen eingesetzt.

Zum Schiit/ der Turbine vor zu starken Druckgießen isi zweckmäßig eine Absteuerleitung mil ''inem hei einem einstellbaren Druck ölfnenden Absteiii'ivuntil zwischen der Pumpendruckleitung zur Turbine und der Ladcluflsammclleitung vorgesehen.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die in die Pumpendruckleitung geschaltete Turbine unter Erzielung eines guten Wirkungsgrades beim Anfahren in ihren Abmessungen klein gehalten werden kann, so dul.i wegen des geringen Massenträgheitsmoments dieser kleinen Aufladegruppe letztere in sehr kurzer Zeit hohe Drehzahlen erreicht und somit die von den Kolbenunterseiten geförderte Zusatzluft der Verbrennung im Zylinder während des Hochlahrens sehr schnell ganz zur Verfügung steht, ihr 'lurch den (bcrdruck gespeicherter Energieinhalt jedoch nicht durch Drosselverluste weilgehend verloren ist, sondern zur Erzeugung weiterer Luft verwendei wird. Das Druckgefälle zwischen den Kolbenunteiseilen und der Ladeluftsanimelleilung wird also noch zusätzlich zur schnellen Erzeugung weiterer Lade luft herangezogen, die dann in bekannter Weise dein Ladegebläse zugeleitet oder in die Ladeluftsammel leitung injiziert werden kann. Dadurch steht der Verbrennung im Zylinder beim Hochfahren des Motors

ίο sehr schnell eine ausreichende Lufimengu zur Verfügung.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung in Verbindung mit den Unter ansprächen.

Die Zeichnung stellt ein beispielweises Schema einer Aufladung nach dem erfindungsgcmäßer*. Verfahren dar.

In bekannter Weise treiben die Abgase aus einem Zylinder 1 eine Abgasturbine 2, die über eine gemeinsame Welle 3 wiederum ein Ludegebläse 4 eintreibt Dieses verdichtet die angesaugte atmosphärische LuI; und leitet sie mittels einer Ladeluftsammelleitung 5 über einen Zwischenkühler 6 als Spül- und Ladelull dem Zylinder 1 z<-.

Bei der Kompression der Verbrennungsgase saugt die Kolbenimterseite 7 m an sich bekannter Weise Luft an, die bei der Bewegung des Kolbens 8 auf seine untere Totpunktlage zu komprimiert und mit-

tels einer Punipendruekleitung 9 einer Turbine 10 einer kleinen Aufladegruppe zugeführt wird Die Ansaugleitung für die Kalbenunterseiten wird bei der Kompression der Zusatzluft durch ein Rückschlagventil II, die Pumpendruckleitung 9 beim Ansaugen

durch ein weiteres Rückschlagventil 12 verschlossen Die Turbine 10 treibt über eine gemeinsame Welle

13 einen Verdichter 14. der Luh aus der Atmosphäre ansaugt, während die auf etwa den Druck der Ladeluftsammellcitung 5 entspannte Abluft tier Turbine lö durch ein Rückschlagventil I? hindurch der Ladeluftsammelleitung 5 und damit dem Zylinder 1 zugeführt wird. Die vom Verdichter 14 komprimierte Luft wird über ein Rückschlagventil 16 mittels einer Leitung 17 in an sich bekannter Weise dem Ladegeblase 4 zugeführt, wo sie über nicht näher darges'ellte Antriebsdüsen die Gebläseschaufeln beaufschlag! untl anschließend die Fördermenge in die Ladeluftsammel leitung 5 vergrößert. Die vom Verdichter 14 komprimierte Luft kann auch mittels eines Injektors unmittelbar in die Ladeluftsammelleitung 5 eingespeist werden.

Damit steht die von der Kolhenunterscite 7 geförderte Zusatzluft nach Verlassen der Turbine 10 dem Zylinder I sofort zur Verfügung, während ihr Druck gefälle in der kleinen Aufladegruppe z.ur Erzeugung weiterer zusätzlicher Ladeluft durch den Verdichter

14 nutzbar gemacht wird.

Um die Turbine 10 vor zu hohen Druckstößen zu sichern, ist eine Absteucrleitung 18 mit einem bei einem einstellbaren Druck öffnenden Absteuerventil 19 vorgesehen, durch die bei unzulässig hohem Druck in der Leitung 9 die von den Kolbenuntcrseiten 7 komprimierte Zusatzluft unmittelbar in die Ladeluftsammellcitung 5 geführt wird. Wird die kleine Aufladegruppe nicht mehr benötigt, etwa bei Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl, wenn der Luftbedarf aus der vom Ladegebläse 4 allein geförderten Luftmenge gedeckt werden kann, so kann die von der

liolbeininteiseile 7 geförderte Zusatzluft mittels eines Schiebers 20 über eine mit einem Kühler 21 versehene Jvurzschlußleitung 22 unmittelbar zur Ladeluftsaminelleiiung 5 geleitet werden.

Selbstverständlich kann eine derartige kleine Aufladegruppe nicht nur mit von den Kolbenuntersciten 7 ielieferler Zusatzluft betrieben werden, sondern es önnen auch andere, etwa von der Motorwelle angetriebene Hilfsfiumpen verwendet werden, wenn sie Uuft mit einem höheren Druck liefern als er zum Zeitpunkt der Zuleitung dieser Luft in der I.adeluftüammel'eitung S herrscht.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Aufladung durch mindestens eine Abgiistur't.oladerjruppe und zusätzlicher Ladeluillörderung durch von der Brennkraftmaschine mechanisch ange-

   inebene Pumpen in die Udelulisammellciumg,

   veuilgLeuerten Kurzschlul le.tung -,wi-

   Γη iumpendruckleitung und UiMu tsamrne h

   gesclu-hel is., di, einen zusiilzhche 1 ,ulelufMur dernden Verdichter (14) antre.br

   "> Zweit^kt-BrennkraftmaschuiL· ii.ilIi Anspruch "l, dadurch gezeichnet, daß in an s.ch bekannte; Weise die Kolbenunterse.ten (7) als Pumpen ausgebildet sind.

   3 Zweitakt-Brennkraftmaschme nach An spaichl, dadurch gekennzeichnet daü, /um Schütz der Turbine (10) vor zu starken Druck-Stößen eine Absteuerleitung (18) nut emem nc einem einstellbaren Druck öffnenden Abs.eucr ventil (19) zwischen der Pumpendrueklclung (<)) zur Turbine (10) und der Ladeluftsammelleüunu (5) vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen